小尺度环氧丙烷池火燃烧特性研究

为研究低沸点易燃液体池火燃烧特性,以环氧丙烷为燃料,利用自行搭建的小尺度池火燃烧试验平台开展不同直径池火燃烧试验。使用油盘直径分别为12、16、20 cm,通过电子天平、热电偶、辐射热流计、电子摄像机等测量燃料速率、火焰温度、火焰高度、热辐射等特性参数,并结合理论公式分析特征参数随直径变化的规律。结果表明,环氧丙烷池火稳定燃烧速率与油池直径成正比;平均火焰高度试验测量值与理论结果基本一致,在试验工况下约为3.2倍油池直径;火焰轴线平均温度随着高度增加呈现先递增后递减趋势,油池直径越大温度递减趋势越缓慢;通过数据拟合得到在实验工况下热辐射与油池直径的函数关系。     

环境风诱发中尺度方形油池火旋风试验研究

为了获取火旋风形成的动态过程和特性参数规律,对比分析与普通火灾的危险性,以风洞模拟环境主风场为诱发条件,设计长6 m、宽6 m 的中尺度柴油火旋风试验平台,采用热线风速仪、辐射热流计、DV 摄像仪和自制热释放速率测量装置采集试验数据。结果表明：火旋风形成过程分为普通油池火、间歇性火旋风、局部火旋风和扬沸4 个阶段;火旋风形成后,稳定火旋风阶段油池的最大质量损失速率是同尺度普通柴油池火的2.44 倍,平均火焰高度是相应普通油池火的1.49 倍;火旋风羽流温度随着火旋风占空比的提升持续增大,竖直方向平均辐射热通量是相应普通柴油池火的1.89 倍。     

基于CFD的开放空间油池火燃烧速率和热辐射研究

采用混合组分燃烧模型和有限体积辐射模型,通过液体表面蒸发模型对液态燃料和火羽流进行耦合,建立开放空间油池火模型.利用CFD方法分别对不同直径的庚烷油池火进行模拟,研究其燃烧速率、热释放速率随直径的变化以及火焰中轴上的温度和单位体积热释放速率(HRRPUV)分布,并得出油池表面的热辐射反馈以及油池外部水平和垂直方向的热辐射强度分布规律.部分模拟结果与实验进行对比,验证该模型的适用性和有效性.     

受限空间油池火燃烧特性的实验研究

通过理论分析和实验研究的方法来研究油池火在受限空间的燃烧特性。初步总结了受限空间油池火燃烧的特性及其规律，给出了在实验条件下油池火在受限空间和开放空间燃烧速率以及燃料吸收热量的差异。讨论了通风条件和油池燃烧面积以及通风口高度对于燃料的燃烧速率的影响，初步确定了受限空间中油池火燃烧速率与油池面积、通风因子的关系。     

变压器油池火非稳态燃烧特性实验研究

为研究变压器油的非稳态燃烧特性,搭建变压器油燃烧实验平台,开展不同油池直径的池火实验,系统分析油池直径对变压器油非稳态燃烧的影响,定性、定量研究不同油池直径对燃烧速率、火焰脉动频率等的影响。结果表明：变压器油池火燃烧过程可以划分为：初期增长阶段、充分发展阶段和衰减阶段。其中充分发展阶段又可以根据燃烧速率的变化特征分为准稳态燃烧阶段和沸腾燃烧阶段。燃烧速率随油池直径的增大而增大。准稳态燃烧阶段中,火焰脉动频率与油池直径呈负相关,油池直径越大,火焰脉动频率越小。     

不同燃料液面深度的变压器套管油池火燃烧特性数值模拟

以某典型变压器油浸纸套管火灾事故为对象,利用FDS研究了燃料液面深度对套管油池火燃烧速率和火焰高度的影响。结果表明：随着燃料液面深度的增加,油池火的质量损失速率和热释放速率呈指数衰减,燃烧效率呈先减小后增大的变化规律,同时提出了耦合套管尺寸和燃料液面深度的无量纲火焰高度预测模型。     

基于FDS小型可控火旋风试验与数值模拟

为了研究火旋风与池火火焰形态、温度变化之间的差异,利用设计自制的旋风罩小型火旋风发生装置,通过室内正庚烷燃烧试验和FDS数值模拟两种方式,对比分析火旋风与正常池火的火焰形态、温度变化、燃烧速率。研究表明:旋风罩的特殊构造使气体在其中可以形成均匀稳定的旋转流,易于形成火旋风;火旋风火焰燃烧形态比普通油池火剧烈稳定,火旋风的火焰高度和火焰稳定区域均比普通油池火火焰大。     

变风速条件下储罐火灾热辐射数值模拟

选取陕北某石油库,根据当地气象条件,利用FDS分别模拟风速条件为0、1.5、4.0、8.0m/s的储罐区火灾事故,从火源热辐射速率、火灾场景、热辐射强度等方面对储罐区火灾特性进行分析。结果表明:随着风速的增大,火源的热释放速率有增大的趋势;风力作用下,火焰形状急剧倾斜,火焰主要发展方向由竖直方向变为下风向;不同风速条件下,热辐射强度的空间分布变化较大。     

纵向通风及坡度对隧道池火燃烧速率影响实验研究

采用1∶15的缩尺模型隧道,隧道坡度范围为0～10%,进行纵向通风风速为0～2.5 m/s的乙醇和正庚烷池火实验,研究坡度与通风风速对油池火燃烧状态的影响。油池采用厚度1 mm的不锈钢板打造,边长为8 cm和10 cm。随着纵向通风风速的增加,乙醇池火的燃烧速率先下降后上升,正庚烷池火在水平隧道和坡度为5%的情况下,燃烧速率也呈现先下降后上升的趋势。但在隧道坡度为10%的情况下,正庚烷的燃烧速率单调增加。火焰倾斜角随风速的增大先迅速增加后缓慢增加。     

不同发烟特性燃料油池火轰燃的实验研究

搭建了1∶5的双开口油池火实验模型,分析不同发烟特性燃料池火热辐射、烟气成分、烟气层温度的变化,研究轰燃发生的临界条件和发展规律。以2.5 L酒精或0.9 L柴油作为主火源,140 mm×130 mm×3 mm橡胶作为待引燃燃料。结果表明,可燃液体燃料的发烟特性对轰燃的发生具有重要的影响,利用地面接收到的热辐射作为轰燃预测的阈值具有可行性。此模型轰燃发生的临界判据是地面接收到的辐射热通量高于15.93 kW/m~2。轰燃后柴油池火受限空间温度场分布均匀性好于酒精池火。发烟量较大的池火轰燃后受限空间可分为中部火焰区、上部热烟气区和下部冷空气区。     

风速对航空煤油池火热释放速率的影响

利用全尺寸多功能热释放速率综合实验平台,增加环境风速调节与控制模块,在不同环境风速的条件下进行航空煤油的油池火燃烧特性实验研究,实验所用圆形油盘的直径分别为0.2、0.34、0.5m,风速为0～3.78m/s。实验结果表明:热释放速率与风速影响因子之间存在较明显的函数关系。提出圆盘油池火燃烧热释放速率的表面风速影响因子,并给出了二者的函数关系。     

流淌火与油池火燃烧特性对比实验研究

建立流淌火燃烧特性实验研究平台,采用93#汽油进行油池火与流淌火的对比燃烧实验,研究在不同斜面角度条件下流淌火与油池火灾在质量损失速率、火焰温度、火焰热辐射等特性参数上的差异,并分析其原因.结果表明,流淌火的火焰高度较低而且非对称分布,火焰波动较大,质量损失速率较小,温度较低,热辐射值较小.可为建立与完善流淌火燃烧理论模型和热辐射危害模型提供参考依据,同时对大型油罐区消防安全设计及灭火救援也具有重要意义.     

LNG池火的固体火焰模型研究

通过广泛调研比较前人研究结果并结合LNG池火的特性,提出适用于LNG池火的固体火焰模型,根据陆上和水上池火的特点提出各自的特征参数。分析不同环境条件(温度、相对湿度、风)对热辐射距离和池火形状的影响。陆上LNG池火、水上LNG池火与油类燃料池火相比,在相同的泄漏条件下,LNG池火具有较大的高径比(火焰高度与直径之比)。水上LNG池火与陆上LNG池火相比,高径比更大,产生的烟尘更少,表面热辐射强度更大,热辐射距离更远。     

含添加剂细水雾抑制池火及相关特性

建立固定式细水雾灭火试验平台,探究添加表面活性剂添加剂后,细水雾扑灭油池火时的温度变化特性和火焰形态。对汽油、柴油池火的火焰温度及灭火时间的对比表明,在细水雾中添加表面活性剂添加剂能大幅提升细水雾灭火性能;含添加剂的细水雾抑制池火过程分为火焰初期增长、初步抑制、火焰再次增长和再次抑制4个阶段;含添加剂细水雾系统的灭火机理在于可以捕捉和湮灭链式反应中的自由基,降低表面张力。     

小尺度变压器油池火灾燃烧特性的实验研究

开展了直径20～50 cm 的圆形变压器油池火实验,分别测量并研究了火焰形态、燃烧速率、火焰轴心温度等燃烧特性。结果表明：在变压器油燃烧的3 个阶段中,稳定燃烧阶段持续时间最长,而衰减熄灭阶段要明显短于起始燃烧阶段。在燃烧速率方面,油池的直径越大,变压器油燃烧速率越快,燃烧时间越短,变压器油的液位下降速度也越快。变压器油的单位面积燃烧速率与经典辐射模型具有良好的一致性,单位面积燃烧速率与油池直径呈现幂函数形式。在火焰温度方面,油池中心线温度呈现距离液面的垂直高度越大其火焰温度越低的趋势,液面上方火焰温度最高可达700～800 ℃,同时油池火尺度对火焰最高温度的影响不大。     

落叶松原木楞堆全尺寸火蔓延实验研究

对落叶松原木楞堆燃烧进行了全尺寸实验研究。通过改变实验条件,分析了热释放速率的变化规律、热释放速率和温度、O2含量的关系。实验表明:油池尺寸、排风量和引燃的燃料体积对原木楞堆蔓延阶段的热释放速率有很大影响,一旦原木燃烧趋于平稳,热释放速率保持在一个稳定状态。原木楞堆的温度场随热释放速率的增加而升高,O2的含量和热释放速率大致呈线性关系。     

油浸式电力变压器火灾抑制实验研究

从变压器油的燃烧特性出发,通过实验室小尺度模拟实验,对细水雾和CO2抑制并扑灭变压器油油池火灾进行了研究,评估细水雾扑灭此类火灾的优势性、依赖因素及变化规律。研究表明,用细水雾扑灭变压器油油池火是可行的,在施加细水雾后火焰温度明显下降,火焰迅速减小,直至熄灭,且相比较CO2,细水雾灭油池火不但防复燃效果好,也更加安全无毒。     

纵向通风下障碍物对隧道火灾燃烧速率的影响研究

采用模型隧道实验的方法,研究不同纵向通风速度和障碍物距离下池火燃烧速率的变化规律。结果表明,在纵向通风的条件下,障碍物的距离为5 cm时池火的燃烧速率最高。在障碍物距离一定时,池火的燃烧速率随纵向通风速度增加而增加。障碍物距离在一定范围内,池火的燃烧速率高于无障碍物的情况,而障碍物距离超出一定范围时,池火燃烧速率与无障碍物的情况相差不大。障碍物的存在对池火燃烧速率的影响主要归因于侧壁辐射效应和气流场的变化。纵向通风对池火燃烧的影响更为明显。当障碍物距离改变时,气流场会改变火焰的倾斜方向,进而改变侧壁辐射效应。这些发现对于深入理解隧道火灾特性、优化消防安全设计以及制定有效的火灾防控措施具有一定的指导意义。     

不同氧浓度船舶机舱油池火灾热流场特性

搭建1.5 m×1.5 m×1.0 m的船舶封闭舱室火灾实验平台,以柴油池火为火源,对初始氧气体积分数为19%、20%、21%条件下的火灾演变特性进行研究。采用数值模拟和实验相结合的方法,分析舱内温度场和速度场的变化。研究结果表明:燃烧初期阶段,初始氧气浓度增加,靠近火焰根部的温升明显,而顶部区域的升幅较小;燃烧后期阶段,初始氧气浓度降低,火焰燃烧状态改变,燃烧速率和燃烧温度降低。初始氧气浓度的降低使舱内整体温度和空气流速下降,油池火燃烧速率随之下降。     

不同尺寸的油盘池火灾临界参数研究

以航空煤油为燃料,分别选用300、450、600、900mm四个不同直径的油盘进行池火实验。研究不同油盘直径,不同高度的火焰温度和热辐射。结果表明,同一高度处,火焰燃烧速率、油池火达到的最高温度和产生的热辐射均随油盘直径增加而升高;油盘直径一定时,油池火的温度随高度的增加而增加,热辐射值随高度的增加呈递减趋势。实验发现,直径900 mm油盘测量高度30 cm处测得"辐射死区"的存在。